BÁO CÁO WIRELESS LAN - 3 pdf

Trang 19 Có thể có vài kiểu kết nối giữa các mạng WLAN. Điều này phụ thuộc cả cách lựa chọn công nghệ lẫn cách thực hiện của nhà cung cấp thiết bị cụ thể. Các sản phẩm từ các nhà cung cấp khác nhau sử dụng cùng công nghệ và cùng cách thực hiện cho phép trao đổi giữa các card giao tiếp và các điểm truy cập. Mục đích của các chuẩn công nghiệp, như các đặc tả kỹ thuật IEEE 802.11, sẽ cho phép các sản phẩm tương hợp vận hành với nhau mà không có sự hợp tác rõ ràng giữa các nhà cung cấp. 2.4.6 Nhiễu Đối với các WLAN hoạt động ở băng tần vô tuyến 2,4 GHz các lò vi sóng là một nguồn nhiễu quan trọng. Các lò vi sóng công suất lên tới 750W với 150 xung trên giây và có bán kính bức xạ hoạt động khoảng 10 m. Như vậy đối với tốc độ dữ liệu 2 Mbit/s độ dài gói lớn nhất phải nhỏ hơn 20.000 bit hoặc 2.500 octet. Bức xạ phát ra quét từ 2,4 GHz đến 2,45 GHz và giữ ổn định theo chu kỳ ngắn ở tần số 2,45 GHz. Cho dù các khối bị chắn thì phần lớn năng lượng vẫn gây nhiễu tới truyền dẫn WLAN. Các nguồn nhiễu khác trong băng tần 2,4 GHz gồm máy photocopy, các thiết bị chống trộm, các mô tơ thang máy và các thiết bị y tế. 2.4.7 Tính đơn giản và dễ dàng trong sử dụng Người dùng cần rất ít thông tin mới để nhận được thuận lợi của mạng WLAN. Vì bản chất không dây của mạng WLAN là trong suốt đối với hệ điều hành mạng người dùng, nên các ứng dụng hoạt động giống như chúng hoạt động trên mạng LAN hữu tuyến. Các sản phẩm mạng WLAN hợp nhất sự đa dạng của các công cụ chẩn đoán để hướng vào các vấn đề liên quan đến các thành phần không dây của hệ thống; Trang 20 tuy nhiên, các sản phẩm được thiết kế để hầu hết các người dùng hiếm khi cần đến các công cụ này. Mạng WLAN đơn giản hóa nhiều vấn đề cài đặt và định cấu hình mà rất phiền toái đối với các nhà quản lý mạng. Chỉ khi các điểm truy cập của mạng WLAN yêu cầu nối cáp, các nhà quản lý mạng được giải phóng khỏi việc kéo cáp cho các người đầu cuối mạng WLAN. Không có nối cáp cũng làm di chuyển, bổ sung, và thay đổi các hoạt động bình thường trên mạng WLAN. Cuối cùng, bản chất di động của mạng WLAN cho phép các nhà quản lý mạng định cấu hình trước và sửa lỗi toàn bộ mạng trước khi lắp đặt chúng tại các vị trí từ xa. Một kho được định cấu hình, mạng WLAN được di chuyển từ chỗ này đến chỗ khác mà ít hoặc không có sự cải biến nào. 2.4.8 Bảo mật Vì công nghệ không dây bắt nguồn từ các ứng dụng trong quân đội, nên từ lâu độ bảo mật đã là một tiêu chuẩn thiết kế cho các thiết bị vô tuyến. Các điều khoản bảo mật điển hình được xây dựng bên trong mạng WLAN, làm cho chúng trở nên bảo mật hơn so với hầu hết các mạng LAN hữu tuyến. Các máy thu không mong muốn (các người nghe trộm) khó có khả năng bắt được tin đang lưu thông trong mạng WLAN. Kỹ thuật mã hóa phức tạp làm cho các giả mạo tốt nhất để truy cập không phép đến lưu thông mạng là không thể. Nói chung, các nút riêng lẻ phải cho phép bảo mật trước khi chúng được phép để tham gia vào lưu thông mạng. 2.4.9 Chi phí Một mạng WLAN thực hiện đầy đủ bao gồm cả chi phí cơ sở hạ tầng, cho các điểm truy cập không dây, lẫn chi phí người dùng, cho các card giao tiếp mạng WLAN. Các chi phí cơ sở hạ tầng phụ thuộc chủ yếu vào số lượng điểm truy cập được triển Trang 21 khai; khoảng chi phí của các điểm truy cập từ 800$ tới 2000$. Số lượng điểm truy cập phụ thuộc tiêu biểu vào vùng phủ sóng được yêu cầu và/hoặc số và kiểu người dùng được dịch vụ. Vùng phủ sóng tỉ lệ bình phương với phạm vi sản phẩm. Các card giao tiếp mạng WLAN được yêu cầu trên nền máy tính chuẩn, và khoảng chi phí từ 200$ tới 700$. Chi phí lắp ráp và bảo trì một mạng WLAN nói chung thấp hơn giá lắp ráp và bảo trì của một mạng LAN hữu tuyến truyền thống, vì hai lý do. Đầu tiên, một mạng WLAN loại trừ các chi phí trực tiếp của việc nối cáp và chi phí lao động liên quan đến lắp ráp và sửa chửa nó. Thứ hai, vì mạng WLAN đơn giản hóa việc di chuyển, bổ sung, và thay đổi, nên chúng giảm bớt các chi phí gián tiếp về thời gian nghỉ của người dùng và tổng phí hành chính. 2.4.10 Tính linh hoạt Các mạng không dây được thiết kế để đơn giản vô cùng hoặc khá phức tạp. Các mạng không dây hỗ trợ số lượng nút mạng và/hoặc các vùng vật lý lớn lớn bằng cách thêm các điểm truy cập vào vùng phủ sóng được mở rộng hoặc tăng. 2.4.11 Tuổi thọ nguồn pin cho các sản phẩm di động Các sản phẩm không dây của người dùng đầu cuối có khả năng được giải phóng hoàn toàn dây nhợ, và hoạt động quá nguồn pin trong máy tính notebook hoặc máy tính cầm tay chủ. Các nhà cung cấp mạng WLAN dùng các kỹ thuật thiết kế đặc biệt để làm tăng tuổi thọ pin và cách dùng nguồn năng lượng của máy tính chủ. 2.4.12 An toàn Trang 22 Công suất ra của các hệ thống mạng WLAN rất thấp, ít hơn nhiều điện thoại tế bào cầm tay. Khi các sóng vô tuyến yếu dần nhanh chóng qua khoảng không thì có rất ít hướng để năng lượng RF cung cấp đến các vùng của hệ thống LAN không dây. Mạng WLAN phải thích hợp với sự quản lý nghiêm và các quy tắc công nghiệp để đảm bảo an toàn. Mạng WLAN không có hại cho sức khỏe cộng đồng. Trang 23 CHƯƠNG III CHUẨN IEEE 802.11 3.1 Lời giới thiệu Mục đích chương này sẽ cung cấp tổng quan về chuẩn IEEE 802.11 mới với các khái niệm cơ bản, các nguyên lý hoạt động, và vài lý do đằng sau các đặc tính và các thành phần của chuẩn. Chương này hướng vào các khía cạnh MAC và các chức năng chính của nó. 3.2 Kiến trúc IEEE chuẩn IEEE 802.11 3.2.1 Các thành phần kiến trúc Chuẩn mạng LAN IEEE 802.11 dựa vào kiến trúc tế bào, là kiến trúc trong đó hệ thống được chia nhỏ ra thành các cell, mỗi cell (được gọi là Tập hợp dịch vụ cơ bản, hoặc BSS) được kiểm soát bởi một trạm cơ sở (gọi là điểm truy cập, hoặc AP). Mặc dù, một mạng LAN không dây có thể được hình thành từ một cell đơn, với một điểm truy cập đơn, nhưng hầu hết các thiết lập được hình thành bởi vài cell, tại đó các điểm truy cập được nối tới mạng xương sống (được gọi hệ phân phối, hoặc DS), tiêu biểu là Ethernet, và trong cả mạng không dây. Toàn bộ liên kết lại mạng LAN không dây bao gồm các cell khác nhau, các điểm truy cập và hệ phân phối tương ứng, được xem xét thông qua mô hình OSI, như một mạng đơn chuẩn IEEE 802, và được gọi là Tập hợp dịch vụ được mở rộng (ESS). Hình sau mô tả một chuẩn mạng LAN IEEE 802.11 tiêu biểu: Trang 24 Hình 4.1. Mạng WLAN IEEE 802.11 tiêu biểu Chuẩn cũng định nghĩa khái niệm Portal, đó là một thiết bị liên kết giữa mạng LAN chuẩn IEEE 802.11 và mạng LAN chuẩn IEEE 802 khác. Khái niệm này mô tả về lý thuyết phần chức năng của “cầu chuyển dịch”. Mặc dù chuẩn không yêu cầu sự cài đặt tiêu biểu tất yếu phải có AP và Portal trên một thực thể vật lý đơn. 3.2.2 Mô tả các lớp chuẩn IEEE 802.11 Như bất kỳ giao thức chuẩn IEEE 802.x khác, giao thức chuẩn IEEE 802.11 bao gồm MAC và lớp vật lý, chuẩn hiện thời định nghĩa một MAC đơn tương tác với ba lớp vật lý (tất cả hoạt động ở tốc độ 1 và 2Mbit/s):  FHSS hoạt động trong băng tần 2.4GHz  DSSS hoạt động trong băng tần 2.4GHz, và  Hồng ngoại Trang 25 Hình 4.2. Lớp MAC Ngoài các tính năng chuẩn được thực hiện bởi các lớp MAC, lớp MAC chuẩn IEEE 802.11 còn thực hiện chức năng khác liên quan đến các giao thức lớp trên, như Phân đoạn, Phát lại gói dữ liệu, và Các ghi nhận. Lớp MAC: Lớp MAC định nghĩa hai phương pháp truy cập khác nhau, Hàm phối hợp phân tán và Hàm phối hợp điểm. 3.2.3. Phương pháp truy cập cơ bản: CSMA/CA Đây là một cơ chế truy cập cơ bản, được gọi Hàm phối hợp phân tán, về cơ bản là đa truy cập cảm biến sóng mang với cơ chế tránh xung đột (CSMA/CA). Các giao thức CSMA được biết trong công nghiệp, mà phổ biến nhất là Ethernet, là giao thức CSMA/CD (CD nghĩa là phát hiện xung đột). Giao thức CSMA làm việc như sau: Một trạm truyền đi các cảm biến môi trường, nếu môi trường bận (ví dụ, có một trạm khác đang phát), thì trạm sẽ trì hoãn truyền một lúc sau, nếu môi trường tự do thì trạm được cho phép để truyền. Loại giao thức này rất có hiệu quả khi môi trường không tải nhiều, do đó nó cho phép các trạm truyền với ít trì hoãn, nhưng thường xảy ra trường hợp các trạm phát cùng lúc (có xung đột), gây ra do các trạm nhận thấy môi trường tự do và quyết định truyền ngay lập tức. Trang 26 Các tình trạng xung đột này phải được xác định, vì vậy lớp MAC phải tự truyền lại gói mà không cần đến các lớp trên, điều này sẽ gây ra trễ đáng kể. Trong trường hợp mạng Ethernet, sự xung đột này được đoán nhận bởi các trạm phát để đi tới quyết định phát lại dựa vào giải thuật exponential random backoff. Các cơ chế dò tìm xung đột này phù hợp với mạng LAN nối dây, nhưng chúng không được sử dụng trong môi trường mạng LAN không dây, vì hai lý do chính: 1. Việc thực hiện cơ chế dò tìm xung đột yêu cầu sự thi hành toàn song công, khả năng phát và nhận đồng thời, nó sẽ làm tăng thêm chi phí một cách đáng kể. 2. Trên môi trường không dây chúng ta không thể giả thiết tất cả các trạm “nghe thấy” được nhau (đây là sự giả thiết cơ sở của sơ đồ dò tìm xung đột), và việc một trạm nhận thấy môi trường tự do và sẵn sàng để truyền không thật sự có nghĩa rằng môi trường là tự do quanh vùng máy thu. Để vượt qua các khó khăn này, chuẩn IEEE 802.11 sử dụng một cơ chế tránh xung đột với một sơ đồ Ghi nhận tính tích cực (Positive Acknowledge) như sau: Một trạm muốn truyền cảm biến môi trường, nếu môi trường bận thì nó trì hoãn. Nếu môi trường rãnh với thời gian được chỉ rõ (gọi là DIFS, Distributed Inter Frame Space, Không gian khung Inter phân tán), thì trạm được phép truyền, trạm thu sẽ kiểm tra mã CRC của gói nhận được và gửi một gói chứng thực (ACK). Chứng thực nhận được sẽ chỉ cho máy phát biết không có sự xung đột nào xuất hiện. Nếu máy phát không nhận chứng thực thì nó sẽ truyền lại đoạn cho đến khi nó được thừa nhận hoặc không được phép truyền sau một số lần phát lại cho trước. Cảm biến sóng mang ảo (Virtual Carrier Sense) Trang 27 Để giảm bớt xác suất khả năng hai trạm xung đột nhau vì chúng không thể “nghe thấy” nhau, chuẩn định nghĩa một cơ chế Cảm biến sóng mang ảo: Một trạm muốn truyền một gói, trước hết nó sẽ truyền một gói điều khiển ngắn gọi là RTS (Request To Send) gồm nguồn, đích đến, và khoảng thời gian giao dịch sau đó (v.d. gói và ACK tương ứng), trạm đích sẽ đáp ứng (nếu môi trường tự do) bằng một gói điều khiển đáp lại gọi là CTS (Clear To Send) gồm cùng thông tin khoảng thời gian. Tất cả các trạm nhận RTS và/hoặc CTS, sẽ thiết lập chỉ báo Virtual Carrier Sense của nó (gọi là NAV, Network Allocation Vector, Vectơ định vị mạng) cho khoảng thời gian cho trước, và sẽ sử dụng thông tin này cùng với Cảm biến sóng mang vật lý (Physical Carrier Sense) khi cảm biến môi trường. Cơ chế này giảm bớt xác suất xung đột về vùng máy thu do một trạm “ẩn” từ máy phát, để làm ngắn khoảng thời gian truyền RTS, vì trạm sẽ nghe thấy CTS và “dự trữ” môi trường khi bận cho đến khi kết thúc giao dịch. Thông tin khoảng thời gian về RTS cũng bảo vệ vùng máy phát khỏi các xung đột trong thời gian ACK (bởi các trạm nằm ngoài phạm vi trạm nhận biết). Cần chú ý thông tin khoảng thời ACK vì các khung RTS và CTS là các khung ngắn, Nó cũng làm giảm bớt mào đầu của các xung đột, vì chúng được nhận dạng nhanh hơn khi nó được nhận dạng nếu toàn bộ gói được truyền, (điều này đúng nếu gói lớn hơn RTS một cách đáng kể, như vậy là chuẩn cho phép kể cả các gói ngắn sẽ được truyền mà không có giao dịch RTS/CTS, và điều này được điều khiển bởi một tham số gọi là ngưỡng RTS). . của hệ thống LAN không dây. Mạng WLAN phải thích hợp với sự quản lý nghiêm và các quy tắc công nghiệp để đảm bảo an toàn. Mạng WLAN không có hại cho sức khỏe cộng đồng. Trang 23 CHƯƠNG. các người đầu cuối mạng WLAN. Không có nối cáp cũng làm di chuyển, bổ sung, và thay đổi các hoạt động bình thường trên mạng WLAN. Cuối cùng, bản chất di động của mạng WLAN cho phép các nhà quản. mạng WLAN, làm cho chúng trở nên bảo mật hơn so với hầu hết các mạng LAN hữu tuyến. Các máy thu không mong muốn (các người nghe trộm) khó có khả năng bắt được tin đang lưu thông trong mạng WLAN.